4.6.5 Элементы типа пружина

Пружина — это винтовой конструктивный элемент, моделирующий такие объекты, как деталь-пружина или резьба на цилиндрической поверхности.

Конструктивные элементы-пружины часто используются для моделирования деталей-пружин. Для построения пружины сжатия на торцах изменяется шаг витков с целью их поджатия; это позволяет пружине стоять вертикально на плоской поверхности. Пользователь указывает длину участка (в градусах), на протяжении которого выполняется поджатие витков. Так, например, угол переходной части 90 градусов определяет длину в четверть витка; 180 градусов — длину в половину витка. Длина плоского участка торца пружины, где виток строится с нулевым шагом, также задается углом (до 360 градусов).

Для моделирования резьбы задаются профиль пружины, определяющий форму резьбы, и ось симметрии цилиндра, определяющая ось вращения (с помощью центральной точки контура, из которого был выдавлен цилиндр). Затем создается рабочая плоскость, проходящая через рабочую ось перпендикулярно основанию цилиндра, и на ней выполняется эскиз, отстоящий от оси на значение радиуса.

В практике изготовления пружин используется два способа обработки торцов: натуральная или плоская. Подрезанная пружина сжатия, например, не заканчивается простой обрезкой проволоки - ее торцевая плоскость пришлифовывается для устойчивости на плоской поверхности. Конструктор можете задать размер(в градусах), на величину которого проволока подрезается. Угол перехода (дистанция) в 90 градусов означает переход на плоскость на четверти окружности. Угол перехода (дистанция) в 180 градусов означает переход на плоскость на половине окружности. Значение угла плоскости меняет дистанцию перехода на плоскость (до 360 градусов)

В Inventor для торцов пружины можно задать два метода построения: Натуральная или Плоская. Для построения методом Натуральная не требуется дополнительных параметров. Эти параметры (переходная и плоская часть) доступны только при выборе граничного условия Плоская. Если выбрано граничное условие Натуральная, выбор остальных элементов вкладки невозможен.

Для создания винтовых конструктивных элементов используется команда Пружина пиктограмма которой расположена на панели инструментов Конструктивные элементы. Команда позволяет построить винтовую пружину или резьбу. Пружина, созданная первой среди всех конструктивных элементов, является базовым элементом.

Диалоговое окно построения пружины или создания резьбовой детали содержит три вкладки:

• Форма – вкладка, определяющая форму пружины. Опции вкладки предназначены для выбора профиля и оси, а также задание направления навивки. Профиль и ось должны располагаться в одном эскизе, если только ось не является рабочей осью

  • Форма – зона, в которой содержатся кнопки выбора эскиза и оси

    • Эскиз - кнопка выбора эскиза для профиля. Если эскиз содержит несколько профилей, пользователь должен выбрать один из них

    • Ось – кнопка выбора прямого отрезка или рабочей оси для определения оси симметрии. Ось не должна пересекать профиль

  • Вращение – кнопки задания направления навивки (по часовой стрелке или против нее)

• Размеры - вкладка, определяющая размеры пружины. Опции вкладки предназначены для задания параметров построения пружины: шага, числа витков и длины. Значения двух параметров задаются пользователем, а величина третьего параметра вычисляется автоматически

  • Способ задания - выбор пары параметров (шаг, число витков и длина):

    • Шаг и число витков – задание шага между витками винтовой поверхности и числа витков. Здесь же можно установить для пружины тип Спиральный – тип плоской пружины

    • Число витков и длина – задание числа витков винтовой поверхности и длины винта

    • Шаг и длина - задание шага между витками винтовой поверхности и длины винта

  • Шаг - расстояние между соседними витками пружины

  • Высота - расстояние между центрами профилей начала и конца пружины

  • Число витков - число витков пружины. Значение должно быть больше 0, оно может быть дробным (например, 1,5). В числе витков учитываются и участки на торцах пружины

  • Угол конуса - угол сужения или расширения пружины вдоль оси. Параметр неприменим для спиральных пружин

• Граничные условия - вкладка, определяющая метод построения торцов пружины начала и конца пружины. Допускается поджатие только крайних витков пружины, но не ее профиля

  • Натуральная/Плоская – список, в котором определяется метод создания пружины в ее начале и конце. Для каждого из торцов можно указать отдельный метод

  • Переходная часть - длина переходного участка в градусах. Как правило, устанавливается значение, меньшее полного витка

  • Плоская часть - длина плоского участка в градусах. Плоский участок следует после переходного участка, на нем шаг между витками равен нулю. Он используется для построения плоского торца пружины.

Алгоритм построения винтовых конструктивных элементов для моделирования пружин на цилиндрических поверхностях:

1. Строится эскиз, представляющий сечение будущей пружины

2. С помощью команд Отрезок или Рабочая ось создается ось симметрии пружины

3. Вызвать команду Пружина

• если в эскизе имеется единственный контур, то он выделяется автоматически

• если несколько, то нажать кнопку Эскиз и выбрать нужный контур

4. Указать ось симметрии. Пересечение оси и контура не допускается

5. Открыть вкладку Размеры

   1. в списке Способ задания выбрать один из следующих способов задания параметров: шаг и число витков, число витков и длина, шаг и длина, спираль

   2. в зависимости от выбранного способа задания параметров ввести значения в полях Шаг, Длина, Число витков и Угол конуса. При способе задания Спираль поле Угол конуса недоступно

6. Перейти на вкладку Граничные условия и установить параметры построения начала и конца пружины:

• для создания переходного участка, на котором шаг навивки постепенно сводится к нулю, выбрать в списке Плоская. Ввести значения в полях Переходная часть и Плоская часть

• для построения торцов пружины без переходных участков выбрать в списке Натуральная

Алгоритм построения винтовых конструктивных элементов для моделирования резьбы на цилиндрических поверхностях

1. Задать рабочую плоскость, определяющую расположение контура резьбы

2. Построение цилиндра и рабочих элементов, определяющих местоположение резьбы. Рабочие элементы размещаются с опорой на ось симметрии цилиндра и перпендикулярно его основанию

   1. с помощью команд панели инструментов Эскиз создать профиль.

   2. создать цилиндр, выполнив команду Выдавливание панели инструментов Конструктивные элементы

   3. раскрыть в браузере папку Начало, выбрать координатные плоскости, щелкнуть правой кнопкой мыши и выбрать Видимость из контекстного меню. При необходимости создать:

• рабочую ось, проходящую через центр основания

• рабочую плоскость, проходящую перпендикулярно основанию цилиндра

3. Построение и размещение профиля резьбы

   1. на рабочей плоскости перпендикулярной основанию цилиндра построить эскиз

   2. спроецировать на плоскость построений силуэт цилиндра, его верхнее или нижнее ребро, а также рабочую ось

   3. наложить на эскиз профиля резьбы геометрические и размерные зависимости относительно цилиндра. Обычно необходимо сместить профиль относительно основания цилиндра

4. Для построения резьбы сначала строится эскиз, представляющий сечение будущей пружины. Затем с помощью команд Отрезок или Рабочая ось создается ось симметрии пружины:

   1. вызвать команду Пружина

   2. выбрать эскиз профиля

   3. указать ось симметрии

   4. в группе Операция выбрать опцию Вычитание)

   5. перейти на вкладку Размер, в списке Способ задания выбрать способ задания траектории

   6. ввести значения параметров, соответствующих выбранному способу.

   7. на вкладке Граничные условия выбрать методы, определяющие построение опорных поверхностей пружины:

• Плоская - для поджатия торцов пружины. Ввести значения в полях Переходная часть и Плоская часть

• Натуральная - для построения торцов пружины без переходных участков